Filament d'impression 3D HIPS expliqué : matériaux, propriétés et utilisations

Le HIPS (polystyrène à haute résistance aux chocs) est obtenu en combinant du caoutchouc polybutadiène et du polystyrène pur. Le HIPS est un matériau thermoplastique qui possède des caractéristiques uniques non partagées par la plupart des filaments, notamment : une faible hygroscopicité ; une solubilité dans le d-limonène (un solvant chimique) ; et une bonne résistance aux chocs. Le HIPS a l'avantage d'être rentable, d'imprimer rapidement et d'être durable. Comme avantage supplémentaire, il peut servir de matériau de support pour les pièces imprimées en 3D en ABS.

Le HIPS a été créé par Johann Eduard Simon, un apothicaire allemand. La résine d'un arbre de sweetgum appelé storax a été prélevée et synthétisée. Le résultat de la synthèse était une substance huileuse. Quelques jours plus tard, à sa grande surprise, la substance s'est épaissie et est devenue gélatineuse. Cette substance, il l'a nommée oxyde de styrène. Cependant, il a fallu près d'un siècle avant que le produit ne soit utilisé dans des applications industrielles.

Actuellement, le HIPS est utilisé dans une grande variété d'industries pour produire des produits de consommation, notamment : jouets, composants électroniques, remorques de vélo et emballages alimentaires. Cet article discutera en détail de l'utilisation du HIPS pour l'impression 3D : sa composition, ses propriétés, ses limitations et ses applications, ainsi que quelques conseils pour une impression réussie avec des filaments HIPS.

Qu'est-ce que l'impression 3D HIPS ?

Bien que le filament HIPS puisse être utilisé seul pour imprimer des pièces 3D, il est principalement utilisé pour imprimer des supports facilement retirables pour les structures en surplomb dans des pièces imprimées à partir d'autres plastiques. Le HIPS est généralement associé à l'ABS comme matériau d'impression principal. Les structures de support imprimées avec du HIPS peuvent être retirées de la pièce principale imprimée en les dissolvant dans du d-limonène sans ponçage ni frottement. Cette caractéristique explique pourquoi il est utilisé comme structure de support avec l'ABS : l'ABS pour la pièce principale imprimée, et le HIPS facilement dissolvable pour les supports d'impression temporaires.

Pour en savoir plus, consultez notre guide Comment fonctionnent les imprimantes 3D.

Quelle est la composition du filament HIPS ?

Le HIPS combine les attributs chimiques du caoutchouc polybutadiène et du polystyrène pur. Le caoutchouc polybutadiène est connu pour son élasticité. Le polystyrène pur, d'autre part, est connu pour sa dureté. Le résultat de cette combinaison est un matériau solide qui ne se casse pas facilement grâce à sa résistance à la traction relativement élevée.

Pour préparer le HIPS, le butadiène est polymérisé sélectivement dans le styrène. Ce processus est réalisé en présence d'un catalyseur chimique appelé phosphonate de bis(2-éthylhexanol) de néodyme / hydrure de diisobutylaluminium / chlorure de diéthylaluminium. La solution de prépolymère doit avoir une teneur élevée en cis-1,4 et une faible teneur en styrène de 96,6 % et 1,01 % respectivement. La solution chimique résultante est polymérisée à nouveau avec le styrène, mais cette fois de manière approfondie.

Quelles sont les propriétés du filament HIPS ?

Parmi les propriétés du HIPS :

1. Le HIPS est facilement formable et usinable et fonctionne bien avec une gamme d'adhésifs.
2. Il est durable et possède une bonne résistance aux chocs.
3. C'est un matériau de support dissolvable, soluble dans le d-limonène.
4. Le HIPS est apte au contact alimentaire et peut donc être utilisé comme produit d'emballage dans les industries alimentaires et des boissons.
5. L'une des caractéristiques bénéfiques du HIPS est sa facilité de stockage. Contrairement à la plupart des filaments, qui absorbent l'humidité lorsqu'ils sont exposés à l'air (ils sont hygroscopiques), le HIPS reste stable lorsqu'il est exposé à l'humidité.
6. La température de fusion se situe dans la plage de 220-250 °C.

Comparaison des propriétés du filament HIPS

Le tableau 1 ci-dessous compare les propriétés des filaments HIPS avec d'autres matériaux de filament :